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科學家利用美國宇航局卡西尼號軌道飛行器的資料，發現了來自土星衛星恩克拉多斯內部噴發的活躍熱液噴口的證據，這增加了在這個冰冷世界的深海中可能存在外星生命的機率。恩克拉多斯的熱液噴口看起來與地球上發現的一些噴口非常相似。
關於地球生命起源的主流理論之一假設，生命起源於海底的熱液噴口，在那裡，海水滲透過熾熱的岩石，創造了富含能量和營養的環境，有利於第一個細胞的形成。今天，地球上活躍的熱液噴口是海底綠洲，孕育著在黑暗中蓬勃發展的生態系統，與地表世界隔絕。在地球之外的其他地方找到熱巖和水相互作用的地方，即使它遠離太陽，生命也可能在那裡蓬勃發展。這種系統可能在太陽系早期很常見，那時岩石行星和冰衛星在最初形成時仍然相對熾熱和潮溼。但直到現在，科學家們還沒有在地球以外的任何地方找到正在進行的熱液活動的證據。
儘管過去十年中證據一直在緩慢積累，但這些證據仍然是間接的，並且有些初步。2005年，卡西尼號在恩克拉多斯南極附近神秘的溫暖裂縫中發現了水蒸氣羽流。在隨後幾次飛掠這顆衛星的過程中——包括幾次穿過羽流的飛行——該探測器幾乎證實，在南極周圍30至40公里厚的冰層下存在一個10公里深的海洋。卡西尼號在穿過羽流時遇到的蒸汽是鹹的，像海水一樣，而且該探測器測量到恩克拉多斯引力場的微小變化，表明海洋直接位於衛星的岩石核心之上。
但沒有人知道這個海洋是如何與噴水的地表裂縫連線的，許多研究人員認為這顆衛星的核心會太冷而無法維持熱液活動。恩克拉多斯大約有英格蘭那麼大，就冰衛星而言，它是一個相對較小的矮子，缺乏足夠的質量來保留其形成的熱量或擁有大量的發熱放射性元素。根據這些基本估計，這顆衛星應該完全凍結。相反，恩克拉多斯大部分維持海洋的熱量被認為來自其繞土星的軌道。當這顆衛星圍繞這顆環狀行星執行時，兩個天體之間的引力相互作用導致恩克拉多斯的內部彎曲，透過潮汐摩擦產生熱量。
一些科學家推測，這顆衛星的羽流甚至整個海洋都只是由恩克拉多斯軌道的小幅變化造成的短暫現象——在一個原本惰性和冰凍的世界中，溫暖和活動的瞬間火花。其他人則認為，恩克拉多斯的海洋及其羽流可能是這顆衛星古老而持久的特徵，從而增加了在那裡找到生命的機會。
事實上，早在卡西尼號偶然發現恩克拉多斯的海洋之前，天文學家就掌握了資料來幫助解決其中一些謎團。2004年1月，當卡西尼號在星際空間接近土星系統時，其儀器記錄到該探測器飛過了一陣瀰漫的奈米級塵埃粒子雨，這些粒子不知何故從該系統中被噴射出來。隨後的塵埃遭遇以及建模工作表明，這種物質來自土星E環中受限的冰粒子，E環是一個由恩克拉多斯羽流供給的稀薄環狀物質。在這項本週發表在《自然》雜誌上的新研究中，科羅拉多大學博爾德分校的行星科學家徐善傑與一個國際團隊合作，透過實驗室實驗、計算機建模以及對原始卡西尼資料的更詳細分析，追溯了這種塵埃的起源和動態。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
先前對卡西尼資料的分析表明，塵埃粒子主要由矽組成。徐善傑和他的同事認為，富含矽的塵埃是二氧化矽——石英的主要成分——而不是純矽或碳化矽，後者被認為更難讓像恩克拉多斯這樣的衛星產生。只有兩種方法可以製造如此小的二氧化矽顆粒——“自上而下”，透過較大顆粒的研磨碰撞，或者“自下而上”，透過一些微觀化學反應。卡西尼號遇到的二氧化矽塵埃粒子似乎都在2到8奈米之間，這種分佈非常狹窄，基本上排除了自上而下的形成。假設卡西尼號觀察到的粒子是由二氧化矽製成的，那麼唯一合理的自下而上來源是恩克拉多斯的岩石核心，在那裡二氧化矽可以被海水浸出，然後排放到地表。
徐善傑承認存在其他自下而上的形成方法，但他指出，這些方法只能在良好控制的實驗室條件下工作。“因此，除非發生了一些非常奇怪的事情，否則我們認為我們的解釋是可靠的，”他說。
在一系列為期數月的實驗室實驗中，旨在模擬恩克拉多斯可能的內部條件，徐善傑和他的同事們只能透過非常特定的熱和化學條件製造出類似大小的二氧化矽顆粒。推斷到恩克拉多斯的內部，實驗表明，這顆衛星的核心-海洋介面必須接近沸水的溫度，並且這種水比地球海洋略鹹且更鹼性。一旦從岩石核心中浸出，二氧化矽將在海洋底部附近的富集水中以秒為單位結晶，形成奈米粒子，然後隨著溫暖的對流液體向上流動，在幾個月到幾年的時間內到達地表裂縫。
如果這一切都是真的，那麼恩克拉多斯多塵、冰冷的羽流就不是一種膚淺的地表現象，而是在整個衛星內部發生的深層過程的表達。卡西尼號計劃再進行三次與恩克拉多斯的相遇，包括最後一次穿過羽流的俯衝，然後它將被送入土星大氣層進行熾熱的死亡，以避免撞擊和汙染這顆環狀行星的冰衛星。探測羽流以瞭解更多關於恩克拉多斯生命前景的資訊——過去和現在——將是未來任務的任務。美國宇航局目前正在考慮在2020年代執行前往木星衛星歐羅巴的任務，歐羅巴是另一顆冰衛星，擁有更大、甚至更神秘的地下海洋。但來自恩克拉多斯的最新訊息可能會動搖這一決定——預計很快就會有一些科學家倡導將土星這顆不起眼的衛星作為人類下一個外太陽系使者的首選、顛覆性的黑馬目標。
一項新的任務還可以解決最新發現提出的其他謎團。推斷出的恩克拉多斯海洋的鹼度和鹽度與卡西尼號之前對羽流的測量結果一致，但其核心的估計溫度令人驚訝。即使有大量的潮汐摩擦，考慮到寒冷的覆蓋海洋可以有效地消除核心的大部分熱量，如此持續的高溫也難以解釋。最有可能的情況是，核心實際上是斷裂和多孔的，其熱量由潮汐摩擦和蛇紋石化共同提供，蛇紋石化是水和岩石之間產生熱量的化學反應。也就是說，恩克拉多斯炙熱的核心實際上可能有點像一顆破碎的心，透過潮汐力不斷地將海水泵入其斷裂的血管中來維持生命。但只有對這顆衛星的進一步觀測才能驗證這一想法。
根據徐善傑及其合作者的動力學模型，在塵埃粒子與羽流中的水一起噴發後，它們會凍結成冰粒，其中速度最快的會逃脫恩克拉多斯的引力，到達E環。在那裡，它們會在土星強大的磁場中捕獲的等離子體離子的碰撞下散落到星際空間之前停留數年。當卡西尼號在土星外圍探測到噴射出的塵埃時，它實際上看到了徐善傑所說的“恩克拉多斯的矽足跡”。他說，從那裡，這些粒子可能會在太陽風中飛舞，“成為星際塵埃——我們太陽系的矽足跡”。
徐善傑說，恩克拉多斯的矽足跡表明，塵埃與光本身一樣，值得被視為天文學最重要的工具之一。他說，總有一天，我們可能會在太空中的“塵埃天文臺”上擁有一架“塵埃望遠鏡”，收集散落的漂浮物碎片，並將它們追溯到令人難以置信的遙遠的其他世界和時代。